2014 Fiscal Year Annual Research Report
THz帯における異常表皮効果の常温金属表面抵抗に対する影響の実験的評価
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25630151
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
真田 篤志 山口大学, 理工学研究科, 教授 (20264905)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 異常表皮効果 / テラヘルツ波 / 表面抵抗 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度, 金に対するTHz帯の常温異常表皮効果を実験的に検証することに成功した. 本年度は, 銅に対するTHz帯の常温異常表皮効果を実験的に調べた.
【導波管減衰定数の高精度測定】 鋳造による継ぎ目の無い, 壁面が銅でできた長さ1インチ(25.4mm)のWR-1.0導波管(断面形状規格254μm × 127μm)に対して, 300Kにおける0.75-1.1 THz帯の複素散乱行列をベクトルネットワークアナライザを用いて高精度に測定し減衰定数の周波数特性を求めた. 測定校正には実績のある高精度校正キットおよび測定システムを採用し測定精度およびリピータビリティを確保した.
【表面抵抗の周波数特性の算出】 測定した減衰定数の値から表面抵抗の周波数特性を算出した. この際, 導波管形状をレーザ顕微鏡により実測することで分散特性を除去した. また, 検波ダイオードの低ダイナミックレンジ周波数点と大気吸収周波数測定点を同定し除去することで測定精度を確保した. その結果, 0.75-1.1 THz帯において銅の表面抵抗の値は周波数の0.58乗に比例することがわかった. この値は, 古典的な表皮効果による金属の表面抵抗の理論値0.5よりは大きく, また, 異常表皮効果が支配的な場合の理論値の0.67よりは小さい値となった. このためこの周波数帯では古典的な表皮効果と異常表皮効果との遷移領域であると考えられる.
【銅と金の異常表皮効果の比較】 本年度得られた銅の表面抵抗値は周波数の0.58 乗に比例するという結果が得られた. これを昨年度得られた金に対する値である0.54乗と比較すると大きくなることがわかった. 理論値的には平均自由工程と表皮厚との比は金の場合には0.82, 銅の場合には0.59であり銅の方が異常表皮効果がより顕著に現れるという予測されるが, 本結果はこの予想と比べても矛盾のない結果となった.
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